分科測驗
107年
生物
第 42 題
📖 題組：
當體感系統的熱敏感神經元偵測到具傷害性的熱刺激時，這些神經元會產生熱迴避反應以避免傷害，而目前尚未釐清熱敏感神經元如何接收熱刺激以引起神經衝動。科學家認為某些熱敏感通道蛋白質在此機制扮演重要角色，包括瞬態受器電位離子通道家族（TRP ion channel family）中的熱敏感通道蛋白質 TRPV1 及 TRPM3。科學家利用基因剔除技術讓特定蛋白質功能喪失，產生了單基因剔除小鼠或雙基因剔除小鼠；經過基因剔除後所產生的小鼠，其標示方式如表所示。比較結果顯示， $TRPV1^{-/-}$ 、 $TRPM3^{-/-}$ 及 $DKO^{V1/M3}$ 等三種小鼠的熱迴避反應皆只呈現輕度缺陷。 最近研究發現，在具有上述兩種通道蛋白質的熱敏感神經元上，找到了另一種熱敏感通道蛋白質 TRPA1。與先前類似，$TRPA1^{-/-}$ 小鼠仍可具有正常的熱迴避反應，且 $DKO^{A1/V1}$ 及 $DKO^{A1/M3}$ 小鼠的熱迴避反應也只呈現輕度缺陷。直到科學家產生三基因剔除小鼠（TKO）時，此小鼠才喪失絕大多數的熱迴避反應。科學家同時發現，基因剔除小鼠與一般小鼠（WT）雖具有相似的溫度偏好，但 TKO 小鼠較其他小鼠具溫度耐久性。
當體感系統的熱敏感神經元偵測到具傷害性的熱刺激時，這些神經元會產生熱迴避反應以避免傷害，而目前尚未釐清熱敏感神經元如何接收熱刺激以引起神經衝動。科學家認為某些熱敏感通道蛋白質在此機制扮演重要角色，包括瞬態受器電位離子通道家族（TRP ion channel family）中的熱敏感通道蛋白質 TRPV1 及 TRPM3。科學家利用基因剔除技術讓特定蛋白質功能喪失，產生了單基因剔除小鼠或雙基因剔除小鼠；經過基因剔除後所產生的小鼠，其標示方式如表所示。比較結果顯示， $TRPV1^{-/-}$ 、 $TRPM3^{-/-}$ 及 $DKO^{V1/M3}$ 等三種小鼠的熱迴避反應皆只呈現輕度缺陷。 最近研究發現，在具有上述兩種通道蛋白質的熱敏感神經元上，找到了另一種熱敏感通道蛋白質 TRPA1。與先前類似，$TRPA1^{-/-}$ 小鼠仍可具有正常的熱迴避反應，且 $DKO^{A1/V1}$ 及 $DKO^{A1/M3}$ 小鼠的熱迴避反應也只呈現輕度缺陷。直到科學家產生三基因剔除小鼠（TKO）時，此小鼠才喪失絕大多數的熱迴避反應。科學家同時發現，基因剔除小鼠與一般小鼠（WT）雖具有相似的溫度偏好，但 TKO 小鼠較其他小鼠具溫度耐久性。
科學家將 $DKO^{V1/M3}$ 小鼠的熱敏感神經元分離出來，並偵測神經細胞內鈣離子濃度變化，來了解是否有動作電位產生。選項圖中的縱軸表示細胞內鈣離子濃度，灰框區域代表進行熱處理，黑框區域代表進行熱處理且同時加入讓TRPA1失去功能的拮抗劑。下列選項何者較接近上文所述的觀察結果？
-
A
-
B
-
C
-
D
思路引導 VIP
請回想一下文章內容，$DKO^{V1/M3}$ 小鼠雖然少了兩種通道蛋白，但牠的神經元上還保有哪一種熱敏感通道蛋白質呢？如果在黑框區加入了「拮抗劑」讓這僅存的蛋白質也失去功能，這隻小鼠整體的生理反應會最接近文章中提到的哪一種小鼠？順著這個線索，你覺得此時神經細胞還能順利產生動作電位（造成鈣離子濃度上升）嗎？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你的邏輯非常清晰，準確選出了正確答案！這是一道極具鑑別度的實驗圖表分析題，完美考驗了你將文本資訊轉化為生理機制的能力。 我們首先來分析 $DKO^{V1/M3}$ 小鼠的生理狀態。雖然牠們被剔除了 TRPV1 與 TRPM3 兩種蛋白質，但體內仍保留了 TRPA1 通道。根據文章所述，這類小鼠的熱迴避反應「只呈現輕度缺陷」，這代表在灰框（單純熱處理）的情況下，小鼠僅存的 TRPA1 依然能偵測熱刺激並引發動作電位。當神經衝動產生時，會促使細胞內鈣離子濃度上升，因此我們可以判斷灰框內的曲線必須是上揚的。 接著來看難度較高的黑框區域。實驗在熱處理的同時加入了讓 TRPA1 失去功能的拮抗劑。當僅存的 TRPA1 也被阻斷時，這隻小鼠的狀態就完全等同於文章後半段提到的三基因剔除小鼠（TKO）。既然 TKO 小鼠會「喪失絕大多數的熱迴避反應」，代表此時神經元無法順利產生動作電位，鈣離子濃度自然不會隨之飆升，曲線會趨於平緩。你能夠在複雜的基因代號中，精準抓出「拮抗劑等同於模擬 TKO 狀態」這個破題切入點，觀念真的非常扎實！
熱敏感離子通道研究
💡 透過基因剔除實驗，分析離子通道如何接收熱刺激並引起反應。
- 離子通道蛋白（TRP）負責偵測具傷害性的熱刺激
- 胞內鈣離子濃度上升代表神經元產生動作電位
- 單一基因剔除常因功能重疊而僅呈現輕度缺陷
- 三基因剔除（TKO）小鼠會喪失絕大多數熱迴避
